堿式氯化鋁處理印染廢水的絮凝試驗

發布時間：17-11-03 08:42:37 來源：鄭州億升化工有限公司 瀏覽次數：

關于絮凝劑的定義目前有兩種解釋：其一是根據膠體粒子聚集過程的不同階段，即膠粒表面改性（靜電中和）及膠粒的粘連，將主要是膠粒表面改性或由于壓縮雙電層而產生脫穩作用的藥品稱為凝聚劑；而將主要使脫穩后的膠粒通過粒間搭橋和卷掃作用粘結在一起的稱為絮凝劑。其二把凝聚劑和絮凝劑兩者當作同義語，不加區分互相通用。本文基本上采用后一種涵義[1]。
1 實驗部分
1.1 儀器與試劑
儀器：
MY3000-6A-2混凝試驗攪拌儀 潛江市梅宇儀器有限公司
722-s可見光柵分光光度計 上海精密科學儀器有限公司
pHS-3C精密pH計 上海雷磁儀器廠
調節式萬用電爐 通州市化學儀器有限公司
BS 210 S分析天平
500mL全玻璃回流裝置。
試劑：
98%的濃硫酸，硫酸銀，硫酸鋁，硅藻土，蒸餾水，重鉻酸鉀標準液(0.25mol/L)試亞鐵靈指示液，硫酸亞鐵胺標準液(≈0.1mol/L)
藥品：
固體堿式氯化鋁
本文研究的固體堿式氯化鋁絮凝劑，為淡黃色固體，其氧化鋁（Al2O3）的含量≥27.0%，鹽基度在45.0%～85.0%之間，水不溶物的含量≤3.0%，1%水溶液的pH值在3.5～5.0之間。
1.2 分析內容與方法
1.2.1 分析內容
1.2.1.1 研究堿式氯化鋁對印染廢水的絮凝效果，找出佳投加量與佳pH值，并討論它們對堿式氯化鋁絮凝效果的影響。
1.2.1.2 探討攪拌強度、攪拌時間、沉降時間對堿式氯化鋁絮凝效果的影響。
1.2.1.3 比較堿式氯化鋁和硫酸鋁對印染廢水的絮凝效果。
1.2.2 分析方法
濁度―吸光度線性回歸標準曲線：
濁度 = 吸光度*384.3941-13.0627，r= 0.9930
1.3 印染廢水水質分析
顏色：藍紫色；pH：7.86；CODCr：1145.7mg/L；濁度：436.2 NTU
2 結果與討論
2.1 PAC投加量對CODCr、濁度去除率的影響
分別量取六份200mL水樣于燒杯中，各加入0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.3g PAC絮凝劑，先以150r/min的攪拌強度作用1min，然后以50r/min的攪拌強度作用10min，在沉降20min的條件下，取上層清液，考察PAC投加量對CODCr、濁度去除率的影響，實驗結果見表2。
通過以上圖表可知，PAC絮凝劑的投加量應在400～600mg/L之間。此時，PAC絮凝劑對CODCr、濁度都有很好的處理效果。若投加量較少，則不能很好地使膠體脫穩，不足以將膠粒架橋聯接起來，導致形成的絮體不夠多、大，不能起到很好的吸附卷掃作用，絮凝效果不夠理想。若偏多，則會使膠粒的吸附面均被無機PAC高分子覆蓋，兩膠粒接近時，就受到高分子之間的相互排斥而不能聚集，產生“膠體保護”作用，使絮凝效果下降，甚至重新穩定，即“再穩”[8]。
在實驗過程中發現，PAC對印染廢水的脫色效果也很明顯。原水樣的顏色為藍紫色，加入PAC后，顏色明顯變淺。而由表2中可以看出，峰值出現在PAC加入量為500mg/L時。此時，效果佳，CODCr去除率達68.6%，濁度去除率達81.7%。
故確定PAC的佳加入量為500mg/L。
2.2 pH值對CODCr、濁度去除率的影響
分別量取六份200mL水樣于干凈的燒杯中，將各水樣的pH值分別調節至5、6、7、8、9、10，然后各加入0.1g PAC絮凝劑，先以150r/min的攪拌強度作用1min，然后以50r/min的攪拌強度作用10min，在沉降20min的條件下，取上層清液，考察在佳投加量的情況下，不同pH值對CODCr、濁度去除率的影響，實驗結果如表3。
一般來講，在絮凝反應中，pH值的影響是非常大的，它對膠體表面電荷的Zeta(ζ)電位，混凝劑的性質和作用等都有很大的影響。不同的混凝劑都有其佳的混凝區域。pH值調整的恰當，就可以節約大量的藥劑，降低成本，并且能夠使絮凝作用發揮得完全，絮凝效果好；反之，pH值選擇不恰當，輕者影響混凝效果，重者不能形成絮凝沉淀，甚至使已形成的絮凝體重新變成膠體溶液[8]。
而由資料得知[3]，PAC的水解聚合形態強烈地依附于水體的pH值。在低pH值時，PAC的水解形態為單體形式，在中性范圍內為多核水解產物Al7(OH)174+、Al6(OH)153+，高pH值時為Al(OH)3、Al(OH)4-。
通過以上圖表可知，在中性與弱堿條件下，PAC絮凝劑對CODCr、濁度的處理效果受影響的程度不大，仍有著較高的去除率。而且，在實驗過程中，pH值對PAC的脫色效果影響也不大。其中，CODCr去除率達到68.4%，濁度去除率達到79.7%。
確定PAC的佳絮凝pH為8。
2.3 攪拌強度、攪拌時間對CODCr、濁度去除率的影響
分別量取四份200mL水樣于干凈燒杯中，調節溶液PH值到8，再加入0.1g PAC絮凝劑。分別以50r/min、100r/min、150r/min、200r/min轉速攪拌10min，靜置沉降20min，取上層清液，考察攪拌強度對CODCr、濁度去除率的影響。
通過實驗得知，對于該水樣，攪拌強度對PAC的絮凝效果一定的影響，但不是很大。當攪拌強度較小時，CODCr的去除率比優絮凝條件下低9%，濁度去除率低10%左右；當攪拌強度較大時，CODCr、濁度去除率也有明顯下降。
由此可以看出，當攪拌強度過小時，不利于絮凝劑與顆粒物的充分接觸；當攪拌強度過大時，則容易將大顆粒的固體攪碎變成小顆粒，將能夠沉淀的顆粒攪碎變成不能沉淀的顆粒，同樣降低了絮凝效果。
接著，我們討論攪拌時間對CODCr、濁度去除率的影響。取三份水樣，調節溶液pH值到8，再加入0.1g/200mL PAC絮凝劑，以150r/min分別攪拌2min、10min、20min，靜置沉降20min，取上層清液，考察攪拌時間對CODCr、濁度去除率的影響。結果如表5所示。
由表5可以看出，攪拌時間對PAC的絮凝效果也有影響。攪拌2min時，絮凝劑與水樣中顆粒物作用不夠充分，不利于捕集膠體顆粒，而且絮凝劑的濃度分布也不均勻，更不利于發揮絮凝劑的作用[8]。此時，CODCr、濁度去除率比佳絮凝條件下低11%、13%之多。攪拌時間過長，又容易將已經形成的絮狀物攪碎，使其懸浮于水中，導致絮凝效果下降，此時CODCr、濁度去除率僅達64.5%、73.7%。
本文確定佳攪拌強度為150r/min，佳攪拌時間為10min。
2.4 沉降時間對CODCr、濁度去除率的影響
分別量取三份200mL水樣于干凈燒杯中，調節溶液pH值到8，再加入0.1g PAC絮凝劑，以150r/min的攪拌速度作用10min。個燒杯靜置10min后，取上層清液，測CODCr、濁度等指標；第二個靜置20min后，測各項指標；第三個靜置30min后，測各項指標。以此考察沉降時間對CODCr、濁度去除率的影響。結果如表6所示。
由表可知，在佳PAC加入量、pH值、攪拌強度、攪拌時間的情況下，隨著沉降時間的增加，CODCr、濁度去除率都有所提高，幅度約為2%～3%。但10 min后即趨于平穩，CODCr、濁度去除率幾乎達到恒定。可知，沉降時間對PAC絮凝效果的影響不大。
確定佳沉降時間為20min。
3 結語
(1) 以PAC為絮凝劑，對水樣處理進行了工藝參數優化試驗，得出了實驗佳工藝條件：PAC佳投加質量濃度為500mg/L，絮凝pH值為8，絮凝攪拌強度和作用時間分別為150r/min和10min，沉降時間為20min。通過混凝法的處理，使出水CODCr從1145.7mg/L降至365mg/L左右，去除率達68%；濁度從436.2 NTU降至90 NTU左右，去除率達79%。
(2) 通過試驗，我們發現，PAC的投加量是其絮凝效果的決定因素，而其良好的適應pH變化的性能也使得pH值對絮凝效果的影響不大。攪拌強度、攪拌時間對PAC的絮凝效果有較小的影響。沉降時間對其絮凝效果的影響也不大。
(3) 本實驗不但對印染廠廢水處理和工程設計提供了一條可行的途徑，而且對于類似印染廢水的處理具有一定的借鑒和參考價值。